Устройство для измерения сопротивленияизОляции элЕКТРичЕСКиХ СЕТЕй Советский патент 1981 года по МПК G01R27/18 

(54) УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЖНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к контролю состояния изоляции электрических сетей, находящихся под напряжением и имеющих значительные емкости по отношению к корпусу (земле). Известно устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей постоянного тока, содержащее измеритель напряжения (вольтметр), ключ и дополнительное сопротивление (гаунт) с помощью которого перед .повторш 1м измерением шунтируют сопротивление изоляции одного из полюсов сети, после чего по соответствующей формуле вычисляют величину сопротивления изоляции сети to. Недостатками данного устройства являются малое быстродействие и .малая точность измерения, что обусловлено возникновением переходного процесса перезаряда больших емкостей сети, .по-стбянная времени которого определяется величиной сопротивлений изоляции полюсов сети и шунтирующего дополнительного сопротивления. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, находящихся под напряжением и имеющие большие емкости полюсов (фаз) относительно корпуса, содержащее измеритель напряжения, форсирующий низкоимпедансный канал, например конденсатор, и дополнительное сопротивление, некоммутируемые выводы которых соединены с корпусом, переключатель подключенный параллельно входным зажимам устройства, выход переключателя подключен к последовательно соединенным блоку дифференцирования, пороговому элементу и элементу И, блок управления первый выход которого подключен к первому управляемому входу переключателя, первый ключ, управляемый вход которого соединен с выходом элемента И-, второй вход соединен с коммутируемым выводом форсирующего низкоимпедансного канала, а выход - с входом 5лока дифференцирования, второй ключ Г }Недостатком известного устройства является не максимально возможное быстродействие измерения из-за времени, затрачиваемого на симметрирование напряжений фаз контролируемой сети-относительно корпуса с помощью регулирования величины дополнительного сопротивления. При работе в неавтоматическом режиме отсутствие сигнализатора, выдающего визуально разрешение на снятие информации, ведет к снижению точности измерения. Цель изобретения - повышение быстрО действия измерения в автоматическом режиме и точности При измерениях в неавтоматическом режиме. Указанная цель достигается тем, ЧТО в устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей находящихся под напряжением и имеющих большие емкости фаз относительно корпуса, содержащее измеритель напряжения, форсирующий низкоимпедансный канал, например конденсатор, дополнительное сопротивление, некрммутируемы выводы которых соединены с корпусом, переключатель, подключенный параллель но входным зажимам устройства, выход переключателя подключен к последовательно соединенным блоку дифференциро вания, пороговому элементу и элементу И, блок управления, первый и третий ВЫХОДЫ которого подключены соответственно к первому управляемому вхо ду переключателя и к второму входу элемента И, первый ключ, управляемый вход которого соединен с выходом элемента И, второй вход соединен с коммутируемым выводом форсирующего низко импедансного канала, а выход - с входом блока дифференцирования, второй ключ, введены дополнительньй переключатель, блок коррекции, первый вход которого соединен с выходом порогового элемента, второй вход - с пятым выходом блока управления, второй выход которого соединен со вторым управ ляем1)1м входом переключателя, четверты и шестой выходы - соответственно с уп равляемыми входами дополнительного переключателя и второго ключа, а вход с выходом измерителя напряжения, -вход которого подключен через дополнительньй переключатель к входн1.м зажимам устройства, коммутируемый вывод допол нительного сопротивления подключен через второй ключ к одному из входных зажимов устройства. Иа чертеже представлена функциональная схема устройства для случая измерения сопротивления рзоляции двухпроводных сетей постоянного тока. Устройство содержит измеритель 1 напряжения (например вольтметр), нерегулируемое дополнительное сопротивление (щунт) 2, форсирующий низкоимпедансньй .канал 3 ускоренного перезаряда (например конденсатор), ключи 4 и 5, элемент И 6, блок 7 дифференцирования, блок 8 управления, пороговый элемент 9, блок 10 коррекции, переключатель 11, дополнительный переключатель 12, причем вход .измерителя 1 напряжения через дополнительный переключатель I2 подключен к одному, либо другому полюсу сети, второй (некрмму тируемый) вход подключен к корпусу, выход измерителя 1 подключен ко входу блока 8 управления. Один вывод дополнительного сопротивления 2 через ключ 5 подключен к выбранному Полюсу сети, другой (некоммутируемый) его вывод подключен к корпусу. Потенциальные входы переключателя 11 подсоединены к разным полюсам сети, управляемые его входы соединены с двумя соответствующими выходами блока 8 управления, выход же соединен со входом блока 7 дифференцирования и параллельно через ключ 4 с одним из выводов форсируклцего низкоимпедансного канала 3, другой (некоммутируемый) вывод которого соединен с корпусом. Выход блока 7 дифференцирования соединен со входом порогового элемента 9, выход которого соединен со входом блока 10 коррекции и через элемент И 6 с управляемым входом кл1рча 4. Управляемые входы ключа 5, элемента И 6 и дополнительного переключателя 12 соединены соответственно с шестым, пятым и четвертым выходами блока 8 управления, второй вход блока 10 коррекции соединен с третьим выходом блока 8 управления. Устройство работает следующим образом. При подключении устройства к контролируемой сети по сигналу с соответствующего выхода блока 8 управления дополнительный переключатель 12 подключает измеритель I напряжения (вольтметр) порчереднд к обоим полюсам сети. В случае наличия короткого замыкания одного из полюсов сети на корпус на блок 10 коррекции с третьего выхода блока 8 управления поступает сигнал, несущий информацию о нецелесообразности измерений и равенстве нулю экви валентного сопротивления изоляции.сет .В случае отсутствия замыкания одного из полюсов сети на корпус измеритель подключают к выбранному для -измерений полюсу сети. После подключения измери теля 1 к выбранному полюсу сети снимают с него первое показание о напряжении полюса сети по отношению к корпусу. Затем по сигналам с блока 8 управления переключатель 11 переводят в положение, обеспечивающее подключение блока 7 дифференцирования и ключа А к выбранному полюсу сети, и замыкают ключ 5, подключая к этому полюсу дополнительное сопротивление 2. Возникает переходный процесс установления нового напряжения на полюсах сети, начало которого фиксируется бло ком 7 дифференцирования. Элемент И 6 обеспечивает прохождение тактовых импульсов .с выхода блока 8 управления на управляемый вход ключа 4, которые вызываютего периодическое замыкание. Замыкание ключа 4 вызывает подключение к полюсу сети форсирующего низкоимпедансного канала 3 (например конденсатора) , который шунтирует периоди чески дополнительноесопротивление 2. Процесс перезаряда емкостей сети Cv- резко ускоряется. В этот же момент пороговый элемент 9 срабатывает и сигнал с его выхода, поступая на первый вход блока 10 коррекции, обеспечивает выдачу сигнала запрета на снятие показаний с вольтметра 1. Следует отметить, что внутри (на выходе) блока 7 дифференцирования находятся каскады усиления и формирования, которые обеспечивают формирование на выходе этого блока сигнала соответствующего уровня и полярности, обеспечивающего срабатьшание элемента И 6 и порогового элемента 9 в случае, если сигнал на входе блока 7 Диф ференцирования превьшает порог чувствительности и его изменение происходи в заданном направлении. Это заданное направление (первоначальное всегда можно предсказать в зависимости от то го, подключен ли блок 7 дифференцирования к тому же полюсу сети, что и. до полнительное сопротивление 2, или к другому. В первом случае напряжения на входе блока 7 дифференцирования всегда уменьшается после начала переходного процесса, вызванного подключением дополнительного сопротивления 2, а во втором - увеличивается. Так как направление переходного процесса до момента необходимого перезаряда емкостей сети как во времена периодического подключения низкоимпедансного канала 3, так и в паузах между этими подключениями, одно и то же, то э;г1емент И 6 продолжает пропускать на управляемый вход ключа 4 импульсы с выхода блока 8 управления, а блок 10 коррекции продолжает вьщавать сигнал запрета. В момент завершения перезаряда емкостей сети (достижения допустимого уровня перезаряда, либо некоторого незначительного перехода за этот уровень) в паузе между временами подключения низкоимпедансного канала 3 происходит смена.направления изменения напряжения на входе дифференцирунлцего блока 7, либо сигнал на его входе падает ниже его порога чувствительности. И то и другое вызывает исчезновение сигнала прежней полярности на выходе блока 7 дифференцирования, что-приводит к прекращению периодического подключения канала 3 и исчезновению на блоке 10 коррекции сигнала запрета снятия информации с вольтметра 1. Исчезновение сигнала запрета с блока 10 коррекции осуществляют .(в случае необходимости) с некоторой малой априорно заданной задержкой с целью обеспечения времени для возвращения уровня перезаряда в зону допуска в случае, если может иметь место переход за этот уровень. После этого с измерителя 1 напряжения вольтметра снимается второе показание о величине напряжения полюса сети относительно корпуса и определяется величина эквивалентного сопротивления изоляции сети по формуле V-, - Vii 3k.t, / в случае использования электронного или электростатического вольтметра), при соизмеримости входного сопротивления вольтметра и сопротивлении изоляии сети- по формуле 1 4 1 WVV ь . величина эквивалентXi aного .сопротивления изоляции сети; величина дополнитель ного сопротивления 2 входное сопротивление вольтметра 1; величина напряжения полюса сети относительно корпуса при первом измерении, когда сопротивление изоляции полюса сети еще не шунтирова но дополнительным сопротивлением 2; величина напряжения полюса сети относительно корпуса при втором измерении в условиях шунтирования сопротивления изоляции полюса сет дополнительным со,противлением 2 посл завершения процесса перезаряда емкостей Определение этих выражений осуществляют любым методом как в не- втоматическом,так и автоматическом режим При необходимости проведения цикли ческих (многократных) измерений с целью ускорения возврата объекта измере ния в исходное состояние после снятия показаний с. измерителя 1 напряжения форсирующий низкоимпедансньй канал 3 и блок 7 дифференцирования с помощью переключателя 11 по , сигнала от блока управления (при отключении с помощью ключа 5 дополнительного сопротивления 2 от полюса сети) подсоединяются к другому полюсу сети. Цикл ускоренно го перезаряда емкостей (для возврата в исходное состояние, существовавшее до шунтирования полюса сети дополнительным сопротивлением 2) автоматически повторяется также, как это было изложено вьш1е. После исчезновения в блоке 10 коррекции сигнала запрета, проводят перво измерение очередного, нового цикла. Технико-экономический эффект изобретения заключается в повьш1ении быстфодействия измерения при одновременном повьш1ении его точности, что способствует повышению пожаро- и электробезопасности на судах и других объ8358 ектах, так как позволяет за более короткое время и более точно проконтролировать сопротивление изоляции как одной, так и нескольких сетей, и принять необходимые меры э случае их неисправностей. Формула изобретения Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, находящихся под напряжением и имеющих большие емкости фаз относительно корпуса, содержащее измеритель напряжения, форсируюЦий низкоимпедансный канал, например конденсатор, дополнительное сопротивление, некоммутируемые выводы которых соединены с корпусом, переключатель, подключенный параллельно входным зажимам устройства, выход переключате 1Я подключен к последовательно соединенным блоку дифференцирования, пороговому элементу и элементу И, блок управления, первый и третий выходы которого подключены соответственно к первому управляемому входу переключателя и к второму входу элемента И, первый ключ, управляемьш . вход которого соединен с выходом элемента И, второй вход соединен с коммутируемым выводом форсирующего низко импедансного канала, а выход - с входом блока дифференцирования, второй ключ, о., тличающее ся тем, что, с целью повьш1ения быстродействия, внего введены дополнительньй переключатель, блок коррекции, первый вход которого соединен с выходом порогового элемента, второй вход - с пятым выходом блока управления, второй выход которого соединен со вторым управляемьм входом переключателя, четвертый и шестой выходы - соответственно с управляемыми входами дополнительного . переключателя и второго ключа, а вход с выходом измерителя напряжения, вход которого подключен через дополнительный переключатель к входным зажимам устройства, коммутируемый вывод дополнительного сопротивления подключен через второй ключ к одному из входных зажимов устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Цапенко Е.Ф. Контроль изоляции в сетях до 1000 В. М., Энергия, 1972, с. 126, 127. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2725196/18-21, кл. G 01 R 27/18, 1978 (прототип).